11:45 AM - 12:00 PM
[S15-09] Relationship between strong ground motion and dynamic parameters inferred from dynamic source inversion of the 2016 Kumamoto earthquake
これまで，比較的規模の大きな地震が発生すると，観測波形をデータとした運動学的震源インバージョンなどにより震源の破壊過程が推定されてきた．K-NETやKiK-netをはじめとする強震観測網の下で発生した大規模な内陸地震として，平成28年熊本地震が挙げられる．熊本地震では，MJMA 6.5の地震（以下，最大前震）の約28時間後にMJMA 7.3（以下，本震）の地震が発生し，益城町では震度７を２度観測するなど大きな被害が生じた．一方，強震記録を用いた震源過程の解析も多く実施され，断層近傍での観測記録との関係が議論されてきた．
本震を対象とした動的破壊シミュレーションによる研究として，Tsuda (2021) は既往の特性化震源モデルを参考に３つの強震動生成域 (SMGA) を配置した布田川断層の動力学的震源モデルを提案し，深さ約2–8 kmに位置する２つのSMGAのいずれかを除いたモデルや一方の長さを半分にしたモデルで波形を合成した結果，西原村における速度波形の断層平行成分の振幅が大きく変化した．このことから，これら２つのSMGAの有無やサイズが観測された強震動の生成に影響していることを指摘した．Kaneko and Goto (2022) は，布田川断層に比較的単純な動的パラメータ分布を与え，その近傍に位置する４地点での観測記録を再現するモデルをパラメータスタディにより求めた．結果，西原村で観測されたような断層近傍における大振幅かつ周期数秒程度の速度波形は，震源からの破壊フロントと地表で反射した破壊フロントとの相互作用により，速度波形の断層平行成分が強まることで説明できることを示した．
強震動生成メカニズムの根本的な理解には，運動学的観点に加えて断層の破壊過程を支配する動的パラメータといった動力学的観点からの考察を通じたその背景物理の解明が必要である．また，Tsuda (2021) とKaneko and Goto (2022) は，断層近傍の観測記録のみに着目して，動力学的震源モデルを推定している．
そこで本研究では，断層近傍のみならず，より広範囲の観測記録を再現できる動力学的震源モデルを求めるために，観測波形から動的パラメータを推定するdynamic source inversionを熊本地震の最大前震に適用することを試みる．現在は手法の開発段階であり，将来的な本震への適用を視野に入れ，単純な震源モデル (Asano and Iwata, 2016) が提案されている最大前震を最初の適用例とする．
本研究で用いる手法は，主にGallovič et al. (2019) に倣った．具体的には，（１）モデルパラメータ（ピーク摩擦係数と動的摩擦係数の差，初期せん断応力，臨界すべり変位量）をランダムに更新し（提案モデル），（２）各モデルパラメータの値とstrength excessに関する条件の判定を行い，適合する場合にのみ，（３）その震源モデルを用いて動的破壊シミュレーションを行う．続けて，（４）得られた震源時間関数とグリーン関数との畳み込みにより波形を合成し，（５）観測波形と合成波形から事後分布を求め，Metropolis-Hastings algorithmにより，提案モデルを採用または却下する．（６）手順（１）～（５）を繰り返し，観測波形と合成波形から計算されるVariance Reductionも参考にしながら事後分布の収束を判断し，計算を終える．本手法において，動的破壊シミュレーションには，Gallovič et al. (2019) と同様に，三次元スタッガードグリッドに基づく差分法コード (fd3d_TSN; Premus et al., 2020) を用いた．グリーン関数は離散化波数法 (Bouchon, 1981) と反射・透過係数行列(Kennett and Kerry, 1979) により計算した．地下構造モデルは，「平成２８年熊本地震を踏まえた総合的な活断層調査」により作成された三次元速度構造モデル（浅野・他，2019）と全国一次地下構造モデル (JIVSM; Koketsu et al., 2009, 2012) をもとに，各観測点直下の一次元地下構造モデルを与えた．
今後，仮想的な動力学的震源モデルを用いて本手法の妥当性を評価し，熊本地震の最大前震に適用する．
本震を対象とした動的破壊シミュレーションによる研究として，Tsuda (2021) は既往の特性化震源モデルを参考に３つの強震動生成域 (SMGA) を配置した布田川断層の動力学的震源モデルを提案し，深さ約2–8 kmに位置する２つのSMGAのいずれかを除いたモデルや一方の長さを半分にしたモデルで波形を合成した結果，西原村における速度波形の断層平行成分の振幅が大きく変化した．このことから，これら２つのSMGAの有無やサイズが観測された強震動の生成に影響していることを指摘した．Kaneko and Goto (2022) は，布田川断層に比較的単純な動的パラメータ分布を与え，その近傍に位置する４地点での観測記録を再現するモデルをパラメータスタディにより求めた．結果，西原村で観測されたような断層近傍における大振幅かつ周期数秒程度の速度波形は，震源からの破壊フロントと地表で反射した破壊フロントとの相互作用により，速度波形の断層平行成分が強まることで説明できることを示した．
強震動生成メカニズムの根本的な理解には，運動学的観点に加えて断層の破壊過程を支配する動的パラメータといった動力学的観点からの考察を通じたその背景物理の解明が必要である．また，Tsuda (2021) とKaneko and Goto (2022) は，断層近傍の観測記録のみに着目して，動力学的震源モデルを推定している．
そこで本研究では，断層近傍のみならず，より広範囲の観測記録を再現できる動力学的震源モデルを求めるために，観測波形から動的パラメータを推定するdynamic source inversionを熊本地震の最大前震に適用することを試みる．現在は手法の開発段階であり，将来的な本震への適用を視野に入れ，単純な震源モデル (Asano and Iwata, 2016) が提案されている最大前震を最初の適用例とする．
本研究で用いる手法は，主にGallovič et al. (2019) に倣った．具体的には，（１）モデルパラメータ（ピーク摩擦係数と動的摩擦係数の差，初期せん断応力，臨界すべり変位量）をランダムに更新し（提案モデル），（２）各モデルパラメータの値とstrength excessに関する条件の判定を行い，適合する場合にのみ，（３）その震源モデルを用いて動的破壊シミュレーションを行う．続けて，（４）得られた震源時間関数とグリーン関数との畳み込みにより波形を合成し，（５）観測波形と合成波形から事後分布を求め，Metropolis-Hastings algorithmにより，提案モデルを採用または却下する．（６）手順（１）～（５）を繰り返し，観測波形と合成波形から計算されるVariance Reductionも参考にしながら事後分布の収束を判断し，計算を終える．本手法において，動的破壊シミュレーションには，Gallovič et al. (2019) と同様に，三次元スタッガードグリッドに基づく差分法コード (fd3d_TSN; Premus et al., 2020) を用いた．グリーン関数は離散化波数法 (Bouchon, 1981) と反射・透過係数行列(Kennett and Kerry, 1979) により計算した．地下構造モデルは，「平成２８年熊本地震を踏まえた総合的な活断層調査」により作成された三次元速度構造モデル（浅野・他，2019）と全国一次地下構造モデル (JIVSM; Koketsu et al., 2009, 2012) をもとに，各観測点直下の一次元地下構造モデルを与えた．
今後，仮想的な動力学的震源モデルを用いて本手法の妥当性を評価し，熊本地震の最大前震に適用する．